本文關(guān)鍵詞：相轉(zhuǎn)化法陶瓷中空纖維膜的制備及性能研究

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【摘要】：膜分離技術(shù)自問世以來發(fā)展迅速,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于新能源、冶金、環(huán)境、食品、石油化工等領(lǐng)域,是一種常用的分離手段。陶瓷膜作為膜分離材料的重要組成部分,與聚合物材質(zhì)膜相比,具有耐酸堿腐蝕性、耐高溫性、環(huán)境友好性、易清洗和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。陶瓷中空纖維膜是陶瓷膜中的一種,除具有以上陶瓷分離膜的優(yōu)點(diǎn)外,其膜管壁薄且單位體積裝填密度高。本課題主要圍繞陶瓷中空纖維膜的制備,探討了相關(guān)工藝參數(shù)及條件對纖維膜結(jié)構(gòu)的影響,并對有機(jī)修飾后的中空纖維膜進(jìn)行了膜蒸餾海水淡化實(shí)驗(yàn)測試。第一章介紹陶瓷中空纖維膜的相關(guān)概念和應(yīng)用領(lǐng)域,主要包括陶瓷中空纖維膜的制備和表征方法,相轉(zhuǎn)化法制備陶瓷中空纖維膜原理及工藝。第二章采用常規(guī)的相轉(zhuǎn)化擠出工藝,以水作為內(nèi)外側(cè)絮凝劑,通過改變空氣間隙(air gap),制備了不同類型的氧化鋁陶瓷中空纖維膜,并對其形貌、孔隙率、孔徑分布進(jìn)行了相關(guān)表征,測試了氮?dú)夂图兯?探究不同空氣間隙對相轉(zhuǎn)化法制備陶瓷纖維膜的影響。發(fā)現(xiàn)提高空氣間隙可制備出滲透性更高的含有內(nèi)側(cè)皮層和開放指狀孔支撐層的兩層結(jié)構(gòu)。第三章利用石墨漿料作為內(nèi)部犧牲材料,制備出含有外側(cè)皮層和開放指狀孔支撐層兩層結(jié)構(gòu)的氧化鋁中空纖維膜；以水為內(nèi)部絮凝劑制備出多層結(jié)構(gòu)的纖維膜,對比了兩種不同纖維膜的結(jié)構(gòu)和滲透性能。發(fā)現(xiàn)兩層的纖維膜結(jié)構(gòu)由于沒有海綿層和內(nèi)皮層,具有更好的物質(zhì)傳輸性能。第四章將氧化鋁纖維膜應(yīng)用于氣體吹掃式膜蒸餾海水淡化實(shí)驗(yàn)。由于陶瓷膜表面含有羥基,使其表現(xiàn)為親水性,無法進(jìn)行膜蒸餾過程,因此采用有機(jī)氟硅烷FAS對纖維膜進(jìn)行修飾,接觸角由0°提升至130°。在不同料液溫度和鹽濃度條件下進(jìn)行膜蒸餾海水淡化實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)隨溫度升高,膜蒸餾通量顯著提高,鹽濃度的增加會(huì)降低通量。在料液為80℃,鹽濃度2wt.%的條件下,膜蒸餾通量為13.6L m-2h-,并隨時(shí)間下降,經(jīng)水沖洗后通量恢復(fù),整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中鹽截留率始終保持在99.5%以上。第五章對本課題的工作進(jìn)行了總結(jié),并對相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出了改進(jìn)方案。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋁 擠出 相轉(zhuǎn)化 中空纖維膜 膜蒸餾
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 陶瓷中空纖維膜研究及應(yīng)用10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 陶瓷中空纖維膜11-16
• 1.2.1 陶瓷中空纖維膜的制備方法11-14
• 1.2.2 相轉(zhuǎn)化法成膜原理14-15
• 1.2.3 影響相轉(zhuǎn)化法制備陶瓷中空纖維膜的因素15-16
• 1.3 陶瓷中空纖維膜的表征16-18
• 1.3.1 陶瓷中空纖維膜形貌表征17
• 1.3.2 陶瓷中空纖維膜孔隙率及孔結(jié)構(gòu)表征17-18
• 1.4 陶瓷中空纖維膜的應(yīng)用18-19
• 1.4.1 海水淡化和油水分離技術(shù)18
• 1.4.2 高溫透氧膜18-19
• 1.4.3 固體氧化物燃料電池19
• 1.5 本論文的研究思路和內(nèi)容19-21
• 參考文獻(xiàn)21-28
• 第二章 空氣間隙對陶瓷中空纖維膜結(jié)構(gòu)及性能的影響28-42
• 2.1 空氣間隙對陶瓷中空纖維膜結(jié)構(gòu)及性能的影響28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-32
• 2.2.1 相轉(zhuǎn)化法制備氧化鋁中空纖維膜28-30
• 2.2.2 氧化鋁中空纖維膜結(jié)表征和滲透性測試30-32
• 2.3 結(jié)果和討論32-37
• 2.3.1 氧化鋁中空纖維管結(jié)構(gòu)32-35
• 2.3.2 氧化鋁中空纖維膜的性能表征35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 參考文獻(xiàn)39-42
• 第三章 雙層結(jié)構(gòu)中空纖維管的制備及性能表征42-50
• 3.1 內(nèi)部絮凝劑對陶瓷中空纖維膜結(jié)構(gòu)及性能的影響42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分42-47
• 3.2.1 樣品的制備42-43
• 3.2.2 兩種中空纖維膜結(jié)構(gòu)和性能表征43-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 參考文獻(xiàn)49-50
• 第四章 氧化鋁陶瓷中空纖維膜膜蒸餾應(yīng)用50-66
• 4.1 背景50-53
• 4.1.1 膜蒸餾簡介50-51
• 4.1.2 膜蒸餾分類51-52
• 4.1.3 膜蒸餾技術(shù)的操作條件和表現(xiàn)52-53
• 4.1.4 膜蒸餾技術(shù)對材料的要求53
• 4.2 氣體吹掃式膜蒸餾實(shí)驗(yàn)部分53-55
• 4.2.1 膜蒸餾用纖維膜樣品修飾53-54
• 4.2.2 膜蒸餾實(shí)驗(yàn)條件和性能表征54-55
• 4.3 氣體吹掃式膜蒸餾結(jié)果和討論55-59
• 4.3.1 修飾前后氧化鋁纖維膜疏水性、氣體和純水滲透性55-57
• 4.3.2 溫度、鹽溶液濃度和時(shí)間對膜蒸餾通量的影響57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 第五章 全文總結(jié)與展望66-68
• 5.1 論文總結(jié)66
• 5.2 工作中的不足及建議66-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況68-69
• 致謝69

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本文編號(hào)：761934